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求助逆变压器设计

最近在设计逆变器,但对于变压器设计方面不太明白。比如手头上有一个EI40的磁芯,做容量200W的推挽逆变变压器,输入12VDC,输出310V。不知道从哪方面入手。在论坛上也看了好多帖子,但都只是直接给出初次级线径和匝数,其中涉及的相关计算过程都没有公布,这就给了像我一样的初学者出了个难题。在这先开个头,请教各位关于逆变变压器的设计计算过程。在这先谢过了

附EI40磁芯参数

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2012-03-09 16:42
初按4+4 次级按 100T
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2012-03-09 17:44

初级3+3,次级66   准正弦的话。

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2012-03-09 19:31
@tvro
初按4+4次级按100T
输入12VDC初级 3+3
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三十斗
LV.6
5
2012-03-09 19:34
@xzszrs
初级3+3,次级66  准正弦的话。

请教各位关于逆变变压器的设计计算过程。在这先谢过了

 

同LZ一起请教 各位大师跑题了

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kexie
LV.4
6
2012-03-09 20:14
@xzszrs
初级3+3,次级66  准正弦的话。

谢谢前面三位给出的设计参数。但作为初学者,我们更注重的是求解过程。

之前看到一本书里面讲,第一步先确定逆变器的主电路拓扑形式和工作频率。现在所用电路拓扑都是推挽,工作频率一般在几十KHz,假设取30K。

第二步,确定变压器变比。为确保逆变器在输入低电压时能正常输出,要求在最低输入压时能输出最高电压,假设输入最低电压为10.8V时,最高输出要达到310V,则变比为310/10.8=28.7,这中间忽略整流管的压降。

第三,确定磁芯的材料和最大工作磁密。在这假设就开头的EI40磁芯。在100KHz时为200mT。不知道怎么确定在30KHz时是多少,还是200mT?

第四,确定导线电流密度J。对于自然冷却的高频变压器,J最好不要超过3A每平方毫米。

第五,确定窗口利用系数Kc。一般取0.1~0.4,假设在这Kc取0.4。

第六,确定变压器的效率。为了让制作的变压器有一定的余量,减去些铜损和铁损,取效率95%。

第七,求初次级绕组匝数。这一步暂时不理解相关的公式。

最后,求导线截面积、励磁电感、励磁电流、铁损和铜损。

在这希望能得到论坛里的各位高手能真正举个例子,列出相关的计算过程,好让我们这些初学都能真正学到东西。谢谢

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2012-03-09 21:21
@kexie
谢谢前面三位给出的设计参数。但作为初学者,我们更注重的是求解过程。之前看到一本书里面讲,第一步先确定逆变器的主电路拓扑形式和工作频率。现在所用电路拓扑都是推挽,工作频率一般在几十KHz,假设取30K。第二步,确定变压器变比。为确保逆变器在输入低电压时能正常输出,要求在最低输入压时能输出最高电压,假设输入最低电压为10.8V时,最高输出要达到310V,则变比为310/10.8=28.7,这中间忽略整流管的压降。第三,确定磁芯的材料和最大工作磁密。在这假设就开头的EI40磁芯。在100KHz时为200mT。不知道怎么确定在30KHz时是多少,还是200mT?第四,确定导线电流密度J。对于自然冷却的高频变压器,J最好不要超过3A每平方毫米。第五,确定窗口利用系数Kc。一般取0.1~0.4,假设在这Kc取0.4。第六,确定变压器的效率。为了让制作的变压器有一定的余量,减去些铜损和铁损,取效率95%。第七,求初次级绕组匝数。这一步暂时不理解相关的公式。最后,求导线截面积、励磁电感、励磁电流、铁损和铜损。在这希望能得到论坛里的各位高手能真正举个例子,列出相关的计算过程,好让我们这些初学都能真正学到东西。谢谢
涉及到具体的计算就不好说了,做这些东西主要是根据资料仿制
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2012-03-09 21:56
@tvro
涉及到具体的计算就不好说了,做这些东西主要是根据资料仿制
 
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2012-03-09 22:20
@在路上.
[图片] 
业余制作没必要较真,能用就行
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%飞&扬88
LV.5
10
2012-03-09 23:01

我的EE42是初2+2次60,次30 初铜皮2+2 次30,这样不知是否正确。

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kexie
LV.4
11
2012-03-10 12:37
@tvro
业余制作没必要较真,能用就行
业余制作是没必要较真。但怎么说也总不能仿制人家的吧?如果说自己会相关的设计计算过程了就可以在需要时自己设计了,总比到时还得找别人的来看看了再仿制好。
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2012-03-10 15:23
@kexie
业余制作是没必要较真。但怎么说也总不能仿制人家的吧?如果说自己会相关的设计计算过程了就可以在需要时自己设计了,总比到时还得找别人的来看看了再仿制好。
仿制的过程就是一个学习的过程,人家不可能把很多参数具体告诉你的,只要通过仿制自己去总结
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zq2007
LV.11
13
2012-03-11 11:17

推挽式变压器的设计分为AP法和KG法两种设计方法,这两种设计方法都是以几何参数进行设计,主要区别在于,KG法是AP的基础上考虑了电压调整率,即加入电压调整率参数。下面是两种方法设计流程:

 

第一:计算视在功率:

      PT=Po(1+1/G)1.414

     式中的PT 是视在功率,Po是输出功率,G是变压器的能量传递效率,

第二:计算KE:

      KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2 x 10^-4

      式中Kf是波形因素,方波为4,正弦波为4.44,Fs是开关频率,Bw磁通密度。

     

第三:计算KG:

      KG=PT/2aKe

      式中a 是电压调整率

      磁环KG用以下公式进行计算:

KG=Ae^2AwKo/MLT

式中的Ae是芯的有限面积,Aw 是芯环的有限面积,MLT是每匝线圈的长度。

   

第四:根据KG值选择磁环的大小。

第五:计算AP:如果是KG法设计变压器,不用这一步。

      AP=(PT x 10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x

      式中Ko是变压器窗口使用系数。Kj是电流密度比例系数,X 是磁芯类型常数

第六:根据AP值选技磁环的大小,如果是使用KG法,不用这一步。

第七:计算原边线圈数:

      NP=Vs x 10^4/KfFsBWAe

     式中的NP为原边线圈数,Vs是最小输入电压。

第八:计算原边峰值电流

     Ip=Po/VsG

第九:计算电流密度:

     J=PT  x 10 ^4/KoKfFsBwAp

第十:计算原边线圈的线经:

Axp=Ip/J

如果是全波整流Ip需要按0.707进行折算。公式如下:

Axp=0.707Ip/J

第十一:根据Axp值选择导线规格:

第十二:计算原边线圈阻值:

Rp=NpMLT  UR/CM x 10^-6

第十三:计算铜损:

Pcup=IpRp

第十四:计算副边线圈数:

   Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);

第十五:计算副边线圈线经:

   Axs=Io/J

   式中的Io的是输出电流:如果是全波整流,需要按0.707折算。

  Axs=Io x 0.707 / J

第十六:根据Axs值选择副边线圈的导线规格。

第十六:计算副边线圈电阻:

  Rs=Ns MLT  UR/CM  x 10^-6

第十七:计算副边铜损:

  Pcus=IoRs

第十八:计算总的铜损:

  Pcu=Pcup+Pcus

第十九:检验电压调整率:  

a =(Pcu x 100)/Po

第二十:计算满足效率下的总损耗:

Pc=Po/G-Po

第二十一:计算允许的铁损:

Pfe=Pc-Pcu

第二十二:根据线路计算实际发生损耗:

W/kg=0.165 x 10^-3Fs^1.41Bw^1.77

第二十三:计算实际铁损:

       Pfes=W/kg Wtfe

       式中Wtfe是单位内的铁损:

第二十四:根据实际铁损值和允许铁损值检验铁损是否达标:

第二十五:计算单位面的损耗:

       Q=(Pcu+Pfes)/As

       式中As是磁环总面积。

第二十六:根据设计数据检验总体设计是否达标。

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2012-03-11 14:06
@zq2007
推挽式变压器的设计分为AP法和KG法两种设计方法,这两种设计方法都是以几何参数进行设计,主要区别在于,KG法是AP的基础上考虑了电压调整率,即加入电压调整率参数。下面是两种方法设计流程: 第一:计算视在功率:     PT=Po(1+1/G)1.414    式中的PT是视在功率,Po是输出功率,G是变压器的能量传递效率,第二:计算KE:     KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2x10^-4     式中Kf是波形因素,方波为4,正弦波为4.44,Fs是开关频率,Bw磁通密度。     第三:计算KG:     KG=PT/2aKe     式中a是电压调整率     磁环KG用以下公式进行计算:KG=Ae^2AwKo/MLT式中的Ae是芯的有限面积,Aw是芯环的有限面积,MLT是每匝线圈的长度。   第四:根据KG值选择磁环的大小。第五:计算AP:如果是KG法设计变压器,不用这一步。     AP=(PTx10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x     式中Ko是变压器窗口使用系数。Kj是电流密度比例系数,X是磁芯类型常数第六:根据AP值选技磁环的大小,如果是使用KG法,不用这一步。第七:计算原边线圈数:     NP=Vsx10^4/KfFsBWAe    式中的NP为原边线圈数,Vs是最小输入电压。第八:计算原边峰值电流    Ip=Po/VsG第九:计算电流密度:    J=PT x10^4/KoKfFsBwAp第十:计算原边线圈的线经:Axp=Ip/J如果是全波整流Ip需要按0.707进行折算。公式如下:Axp=0.707Ip/J第十一:根据Axp值选择导线规格:第十二:计算原边线圈阻值:Rp=NpMLT UR/CMx10^-6第十三:计算铜损:Pcup=IpRp第十四:计算副边线圈数:  Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);第十五:计算副边线圈线经:  Axs=Io/J  式中的Io的是输出电流:如果是全波整流,需要按0.707折算。 Axs=Iox0.707/J第十六:根据Axs值选择副边线圈的导线规格。第十六:计算副边线圈电阻: Rs=NsMLT UR/CM x10^-6第十七:计算副边铜损: Pcus=IoRs第十八:计算总的铜损: Pcu=Pcup+Pcus第十九:检验电压调整率:  a=(Pcux100)/Po第二十:计算满足效率下的总损耗:Pc=Po/G-Po第二十一:计算允许的铁损:Pfe=Pc-Pcu第二十二:根据线路计算实际发生损耗:W/kg=0.165x10^-3Fs^1.41Bw^1.77第二十三:计算实际铁损:      Pfes=W/kgWtfe      式中Wtfe是单位内的铁损:第二十四:根据实际铁损值和允许铁损值检验铁损是否达标:第二十五:计算单位面的损耗:      Q=(Pcu+Pfes)/As      式中As是磁环总面积。第二十六:根据设计数据检验总体设计是否达标。
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IGBT2010
LV.8
15
2012-03-11 15:33
@zq2007
推挽式变压器的设计分为AP法和KG法两种设计方法,这两种设计方法都是以几何参数进行设计,主要区别在于,KG法是AP的基础上考虑了电压调整率,即加入电压调整率参数。下面是两种方法设计流程: 第一:计算视在功率:     PT=Po(1+1/G)1.414    式中的PT是视在功率,Po是输出功率,G是变压器的能量传递效率,第二:计算KE:     KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2x10^-4     式中Kf是波形因素,方波为4,正弦波为4.44,Fs是开关频率,Bw磁通密度。     第三:计算KG:     KG=PT/2aKe     式中a是电压调整率     磁环KG用以下公式进行计算:KG=Ae^2AwKo/MLT式中的Ae是芯的有限面积,Aw是芯环的有限面积,MLT是每匝线圈的长度。   第四:根据KG值选择磁环的大小。第五:计算AP:如果是KG法设计变压器,不用这一步。     AP=(PTx10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x     式中Ko是变压器窗口使用系数。Kj是电流密度比例系数,X是磁芯类型常数第六:根据AP值选技磁环的大小,如果是使用KG法,不用这一步。第七:计算原边线圈数:     NP=Vsx10^4/KfFsBWAe    式中的NP为原边线圈数,Vs是最小输入电压。第八:计算原边峰值电流    Ip=Po/VsG第九:计算电流密度:    J=PT x10^4/KoKfFsBwAp第十:计算原边线圈的线经:Axp=Ip/J如果是全波整流Ip需要按0.707进行折算。公式如下:Axp=0.707Ip/J第十一:根据Axp值选择导线规格:第十二:计算原边线圈阻值:Rp=NpMLT UR/CMx10^-6第十三:计算铜损:Pcup=IpRp第十四:计算副边线圈数:  Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);第十五:计算副边线圈线经:  Axs=Io/J  式中的Io的是输出电流:如果是全波整流,需要按0.707折算。 Axs=Iox0.707/J第十六:根据Axs值选择副边线圈的导线规格。第十六:计算副边线圈电阻: Rs=NsMLT UR/CM x10^-6第十七:计算副边铜损: Pcus=IoRs第十八:计算总的铜损: Pcu=Pcup+Pcus第十九:检验电压调整率:  a=(Pcux100)/Po第二十:计算满足效率下的总损耗:Pc=Po/G-Po第二十一:计算允许的铁损:Pfe=Pc-Pcu第二十二:根据线路计算实际发生损耗:W/kg=0.165x10^-3Fs^1.41Bw^1.77第二十三:计算实际铁损:      Pfes=W/kgWtfe      式中Wtfe是单位内的铁损:第二十四:根据实际铁损值和允许铁损值检验铁损是否达标:第二十五:计算单位面的损耗:      Q=(Pcu+Pfes)/As      式中As是磁环总面积。第二十六:根据设计数据检验总体设计是否达标。

学习!!!

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kexie
LV.4
16
2012-03-11 20:58
@zq2007
推挽式变压器的设计分为AP法和KG法两种设计方法,这两种设计方法都是以几何参数进行设计,主要区别在于,KG法是AP的基础上考虑了电压调整率,即加入电压调整率参数。下面是两种方法设计流程: 第一:计算视在功率:     PT=Po(1+1/G)1.414    式中的PT是视在功率,Po是输出功率,G是变压器的能量传递效率,第二:计算KE:     KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2x10^-4     式中Kf是波形因素,方波为4,正弦波为4.44,Fs是开关频率,Bw磁通密度。     第三:计算KG:     KG=PT/2aKe     式中a是电压调整率     磁环KG用以下公式进行计算:KG=Ae^2AwKo/MLT式中的Ae是芯的有限面积,Aw是芯环的有限面积,MLT是每匝线圈的长度。   第四:根据KG值选择磁环的大小。第五:计算AP:如果是KG法设计变压器,不用这一步。     AP=(PTx10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x     式中Ko是变压器窗口使用系数。Kj是电流密度比例系数,X是磁芯类型常数第六:根据AP值选技磁环的大小,如果是使用KG法,不用这一步。第七:计算原边线圈数:     NP=Vsx10^4/KfFsBWAe    式中的NP为原边线圈数,Vs是最小输入电压。第八:计算原边峰值电流    Ip=Po/VsG第九:计算电流密度:    J=PT x10^4/KoKfFsBwAp第十:计算原边线圈的线经:Axp=Ip/J如果是全波整流Ip需要按0.707进行折算。公式如下:Axp=0.707Ip/J第十一:根据Axp值选择导线规格:第十二:计算原边线圈阻值:Rp=NpMLT UR/CMx10^-6第十三:计算铜损:Pcup=IpRp第十四:计算副边线圈数:  Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);第十五:计算副边线圈线经:  Axs=Io/J  式中的Io的是输出电流:如果是全波整流,需要按0.707折算。 Axs=Iox0.707/J第十六:根据Axs值选择副边线圈的导线规格。第十六:计算副边线圈电阻: Rs=NsMLT UR/CM x10^-6第十七:计算副边铜损: Pcus=IoRs第十八:计算总的铜损: Pcu=Pcup+Pcus第十九:检验电压调整率:  a=(Pcux100)/Po第二十:计算满足效率下的总损耗:Pc=Po/G-Po第二十一:计算允许的铁损:Pfe=Pc-Pcu第二十二:根据线路计算实际发生损耗:W/kg=0.165x10^-3Fs^1.41Bw^1.77第二十三:计算实际铁损:      Pfes=W/kgWtfe      式中Wtfe是单位内的铁损:第二十四:根据实际铁损值和允许铁损值检验铁损是否达标:第二十五:计算单位面的损耗:      Q=(Pcu+Pfes)/As      式中As是磁环总面积。第二十六:根据设计数据检验总体设计是否达标。

谢谢,学习了。

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